2017年硅碳负极材料应用前景分析报告

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2017年6月

正文目录

硅碳负极正在走向产业化应用............................................................................ 4

1. 为什么需要硅碳负极 ...................................................................................... 4

2. 什么是硅碳负极 .............................................................................................. 5

3. 硅碳负极的市场空间测算 .............................................................................. 6

硅碳负极产业化应用的进程................................................................................ 8

1. 海外已经实现硅碳负极的产业化应用 .......................................................... 8

2. 国内已经初步实现硅碳负极的商业化生产 .................................................. 9

主要公司分析...................................................................................................... 10

1. 杉杉股份 ........................................................................................................ 10

2. 国轩高科 ........................................................................................................ 10

3. 贝特瑞 ............................................................................................................ 11

图目录

图1：中国汽车动力电池技术路线图 ................................................................. 4

图2：硅碳负极的制备工艺 ................................................................................. 5

图3：硅碳负极膨胀导致电池材料粉末化 ......................................................... 6

图4：硅碳负极对Li+源的消耗 . ........................................................................... 6

图5：硅碳负极纳米化和包覆 ............................................................................. 6

图6：2015年全球锂电池负极材料消费结构 .................................................... 7

图7：硅碳负极市场空间预测 ............................................................................. 7

图8：新能源行业历史PEBand .......................................................................... 12

图9：新能源行业历史PBBand .......................................................................... 12

表目录

表1：负极材料容量提升对电池能量密度提升的影响 ..................................... 5

表2：松下量产的各类型号18650电池性能比较 ............................................. 8

表3：中国锂电负极材料年度竞争力排行统计 ................................................. 9

表4：国内涉及硅碳负极研发及应用的上市公司 ............................................. 9

表5：杉杉股份负极业务经营情况 ................................................................... 10

表6：国轩高科研发投入情况 ........................................................................... 10

表7：国轩高科本次募投项目 ........................................................................... 11

表8：贝特瑞收入结构 ....................................................................................... 11

硅碳负极正在走向产业化应用

1. 为什么需要硅碳负极

众所周知，不断的提高电池能量密度，是锂电产业技术研革所孜孜不倦的方向。在当前的锂电材料体系中，负极材料多为采用石墨材料（以人造石墨和天然石墨为主），在电池理论设计过程中，基本上已经非常充分发挥了其可实现的能量密度，所当前的石墨负极材料在提升电池能量密度方面已经遇到明显的瓶颈。 与石墨负极材料相比，硅基负极材料的能量密度优势明显。石墨的理论能量密度是372mAh/g，而硅负极的理论能量密度超其10倍，高达4200mAh/g。所以硅碳负极的应用，可以提升电池中活性物质含量，所以能大大提升单体电芯的容量，这也是硅碳负极材料越来越多被锂电领域所关注的重要原因。

图1：中国汽车动力电池技术路线图

表1：负极材料容量提升对电池能量密度提升的影响

2. 什么是硅碳负极

由于硅是半导体结构材料，为了提供锂离子在硅电极材料中的扩散速度，就需要提高硅材料的导电性能，目前产业中所选择的就是成熟的碳材料。利用不同形态的碳材料来复合硅进行改性处理，使其构成均匀的导电网络结构，形成导电性好、附着性好、化学稳定性高的硅碳负极材料。

图2：硅碳负极的制备工艺

但是硅碳负极材料是一种使用起来非常困难的材料，其主要有以下两方面：1、在充放电过程中会引起硅体积膨胀100%~300%，而石墨材料只有 10%左右，所以硅碳负极的膨胀收缩会导致负极材料的粉末化，从而严重影响电池使用寿命；

2、硅为半导体，导电性比石墨差很多，导致锂离子脱嵌过程中不可逆程度大，从而降低了其首次库伦效率，也就是说会过多电解液和Li+源，其直接效应也是使电池循环寿命变差。